問題 a(n)=(n)√n(n=1,2,3,・・・)の最大値・最小値を求めよ. a(n)は数列の一般項、(n)√nはn^(1/n)の意味です. いつもお世話になりますがよろしくおねがいします. 微分法の問題として出題されています.
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No.33104 - 2015/09/20(Sun) 21:26:10
| ☆ Re: / X | | | 問題の{a[n]}のnを実数に拡張するようなイメージで まず f(x)=x^(1/x) と置き、x≧1におけるy=f(x)の グラフを描くことを考えましょう。
方針としては微分して増減表、と なるのですが、その後にグラフを 描く際に問題となるのが lim[x→∞]f(x) の値の計算です。 これを計算するため lim[x→∞]logf(x) (=lim[x→∞](logx)/x) をはさみうちの原理を使って 求める必要がありますが、 どのような関数ではさみうつ のかは少し考えてみて下さい。 ヒントは y=e^x,y=x^2 のグラフの位置関係 と 逆関数の考え方 です。
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No.33106 - 2015/09/20(Sun) 21:38:21 |
| ☆ Re: / アカシロトモ | | | X さん 早速ありがとうございます. できるかどうかわかりませんが、トライしてみます。
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No.33107 - 2015/09/20(Sun) 21:42:22 |
| ☆ Re: / Halt0 | | | 本問の場合は増減表だけかければ lim_[x→∞]f(x) は求めなくても差し支えないのではないでしょうか。>Xさん
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No.33119 - 2015/09/21(Mon) 09:56:19 |
| ☆ Re: / X | | | >>Halt0さんへ 計算するとa[n]の最小値は a[1]=1 となることが分かりますが、このことを示すには f(x)>1 (x>1) を示す必要がありますので lim[x→∞]f(x) の計算は必要です。
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No.33120 - 2015/09/21(Mon) 10:39:38 |
| ☆ Re: / Halt0 | | | >Xさん すみません, 先入観で最大値のみを求める問題だと勘違いしておりました……. 大変失礼致しました. 一応 a>1 のとき a^t は t について単調増加であることを利用して x>1 のとき f(x)=x^(1/x)>x^0=1 とする手もありますね.
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No.33121 - 2015/09/21(Mon) 11:14:23 |
| ☆ Re: / アカシロトモ | | | 昨日から考えていましたが、私にはy'=0よりx=e, 0<x<eでy'>0,e<xでy'<0が限界のようです. この後を教えていただけないでしょか.いつもご迷惑おかけします.
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No.33133 - 2015/09/21(Mon) 20:58:09 |
| ☆ Re: / X | | | そこまででf(x)の最大値は f(e)=e^(1/e) であることが分かりますので 2<e<3 により{a[n]}の最大値は a[2]=√2 a[3]=3^(1/3) のうちの大きい方になります。 ということで a[2]とa[3]の大小比較をして (これはご自分でもう少し考えて みて下さい) {a[n]}の最大値は a[3]=3^(1/3) となります。
又 f(1)=1 (A) であり lim[x→∞]f(x)=1 (B) ですのでf(x)の最小値は (A) ∴{a[n]}の最小値は a[1]=1 となります。
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No.33157 - 2015/09/22(Tue) 08:25:52 |
| ☆ Re: / X | | | (B)の(∵) (B) ⇔lim[x→∞]logf(x)=0 (B)' ∴(B)'、つまり lim[x→∞](logx)/x=0 を証明します。 まずx→∞を考えるので x≧1 としてもよく、このとき g(x)=√x-logx とすると g'(x)=1/(2√x)-1/x =(2√x-1)/(2x)>0 によりg(x)は単調増加 ∴g(x)≧g(1)=1>0 となるので logx<√x よって 0<(logx)/x<1/√x となるので、はさみうちの原理 より(B)'は成立します。
注) このことはx≧1において y=√xのグラフが y=logxのグラフの 上側にあることが分かります。 しかし、これらの位置関係は 分かりにくいのでこれらの 逆関数である y=x^2のグラフと y=e^xのグラフの位置関係を 先に考えることをヒントと して出しました。
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No.33158 - 2015/09/22(Tue) 08:50:30 |
| ☆ Re: / X | | | 参考までにy=x^(1/x)のグラフを アップしておきます。 (但し、特徴を強調するため 意図的にx軸、y軸の比率を 変えているので注意して 下さい。)
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No.33159 - 2015/09/22(Tue) 09:23:00 |
| ☆ Re: / アカシロトモ | | | Xさん
何回もしかも詳細な解説ありがとうございました. 力がなくていつもご迷惑おかけしております. 本当にとても助かりました.
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No.33161 - 2015/09/22(Tue) 10:54:18 |
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